1、汽车电子控制核心汽车电子控制核心-ECU1、桑桑塔塔那那 2000Cli ECU1.关于几个概念？关于几个概念？微控制器（微控制器（MCU）是汽车电子控制单元）是汽车电子控制单元ECU的核心，以的核心，以CPU为核心，是集成在一块芯片为核心，是集成在一块芯片上的微型计算机。上的微型计算机。ECU是包括微控制器和相关外围接器件的电是包括微控制器和相关外围接器件的电路板的总称，是微控制器在汽车的应用系统。路板的总称，是微控制器在汽车的应用系统。嵌入式系统，就是嵌入到控制对象的计算机嵌入式系统，就是嵌入到控制对象的计算机系统，主要不适用于计算，而是用于控制。系统，主要不适用于计算，而是用于控制。u引
2、言引言1.1.1.1.1 输入处理电路输入处理电路1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 电源电路电源电路2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.3 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3.3.单片机主要组成单片机主要组成 中央处理器中央处理器 CPU 存储器存储器（数据存储器（数据存储器RAM 程序存储程序存储ROM）输入输入/输出接口输出接口 定时器定时器/计数器计数器单片机体系结构单片机体系结构 单片机的体系结构有两种，一是传统的
3、冯单片机的体系结构有两种，一是传统的冯诺依曼诺依曼（John Von Neumann）结构；另一种是哈佛（）结构；另一种是哈佛（Harvard）结构。结构。1冯冯诺依曼结构诺依曼结构 2哈佛结构哈佛结构 数据数据与与程序程序分别存于两个存储器中，是哈佛结构的分别存于两个存储器中，是哈佛结构的重要特点。重要特点。哈佛结构的数据总线和指令传输总线完全分开。其与常见哈佛结构的数据总线和指令传输总线完全分开。其与常见的冯的冯诺依曼结构不同点是：诺依曼结构不同点是：A.程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但低档、中档和高档系列的指令总线位数
4、分别为位的，但低档、中档和高档系列的指令总线位数分别为12、14和和16位。位。B.由于可以对程序和数据同时进行访问，由于可以对程序和数据同时进行访问，CPU的取指和的取指和执行采用指令流水线结构，当一条指令被执行时允许下一执行采用指令流水线结构，当一条指令被执行时允许下一条指令同时被取出，使得在每个时钟周期可以获得最高效条指令同时被取出，使得在每个时钟周期可以获得最高效率。率。周期周期0周期周期1周期周期2周期周期3周期周期4取指取指0执行执行0取指取指1执行执行1取指取指2执行执行2取指取指3执行执行3指令流水线结构示意图指令流水线结构示意图 中央处理器中央处理器CPU是单片机的核心，是单
5、片机的大脑和是单片机的核心，是单片机的大脑和心脏。它由心脏。它由运算器运算器和和控制器控制器等部件组成。等部件组成。作用：主要完成运算和控制功能。作用：主要完成运算和控制功能。MCS-51 CPU是字长为是字长为8位的中央处理单元，即它对数位的中央处理单元，即它对数据的处理是以字节为单位进行的。据的处理是以字节为单位进行的。运算部件以算术逻辑单元运算部件以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器为核心，加上累加器ACC、寄存器、寄存器B、暂存器、程序状态字、暂存器、程序状态字PSW以及十进制调以及十进制调整电路和布尔处理器等许多部件组成的。整电路和布尔处理器等许多部件组成的。可以对可以对4位（半字
6、节）位（半字节）8位（一字节）和位（一字节）和16位（双字节）位（双字节）数据进行操作。数据进行操作。作用：完成算术四则运算和逻辑运算、位操作及循环移位等作用：完成算术四则运算和逻辑运算、位操作及循环移位等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器（逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器（PSW）。）。在指令中用助记符在指令中用助记符A来表示来表示 A是一个是一个8位寄存器，是位寄存器，是CPU中工作最繁忙的寄存器。中工作最繁忙的寄存器。作用：在算数逻辑运算中，用来存放一个操作数或运算结果作用：在算数逻辑运算中，用来存放一个操作数或运算结果（包括中间结果）。在与外部存储器和（包括中间结果）
7、。在与外部存储器和I/O接口打交道时，接口打交道时，完成数据传送。完成数据传送。作用：可作通用寄存器。在乘、除运算中使用。作用：可作通用寄存器。在乘、除运算中使用。作乘法运算时，寄存器作乘法运算时，寄存器B用来存放乘数以及积的高位字节；用来存放乘数以及积的高位字节；作除法运算时，寄存器作除法运算时，寄存器B用来存放除数以及余数；用来存放除数以及余数；不作乘、除运算时，寄存器不作乘、除运算时，寄存器B可作通用寄存器使用。可作通用寄存器使用。4）程序状态字寄存器）程序状态字寄存器PSW（程序状态标志寄存器）（程序状态标志寄存器）8位寄存器。位寄存器。作用：存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便
8、下作用：存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便下一条指令的执行提供依据。一条指令的执行提供依据。CYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOV-P P CY(PSW.7)CY(PSW.7)进位标志位进位标志位 ACAC（PSW.6PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志辅助进位（或称半进位）标志F0F0（PSW.5PSW.5）用户标志位用户标志位 RS1RS1和和RS0RS0（PSW.4PSW.4，PSW.3PSW.3）工作寄存器组选择位）工作寄存器组选择位 OVOV（PSW.2PSW.2）溢出标志位溢出标志位 PSW.1 PSW.1 未定义位未定义位 P P（PSW.0PSW.0
9、）奇偶标志位奇偶标志位 ACAC（PSW.6PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志。辅助进位（或称半进位）标志。当执行当执行加减运算加减运算时，其运算结果产生时，其运算结果产生低四位向高四位低四位向高四位进位或借位进位或借位时时,AC,AC由硬件置由硬件置“1”1”；否则；否则ACAC位被自动清位被自动清“0”0”。一般在一般在BCDBCD码码运算时，系统用于进行十进制调整。运算时，系统用于进行十进制调整。RS1RS0寄存器组寄存器组片内片内RAMRAM地址地址00第第0 0组组00H-07H00H-07H01第第1 1组组08H-0FH08H-0FH10第第2 2组组10H-17H10H-1
10、7H11第第3 3组组18H-1FH18H-1FHCPUCPU通过对通过对PSWPSW中的中的D4D4、D3D3位内容的修改，就能任选一位内容的修改，就能任选一个工作寄存器区。个工作寄存器区。例如：例如：SETB PSWSETB PSW3 3 CLR PSW CLR PSW4 4 ；选定第区；选定第区 SETB PSWSETB PSW4 4 CLR PSW CLR PSW3 3 ；选定第；选定第2 2区区 SETB PSW SETB PSW3 3 SETB PSW SETB PSW ；选定第区；选定第区 控制器是控制器是CPU的大脑中枢，是计算机的指挥控制部件。的大脑中枢，是计算机的指挥控制部
11、件。组成：程序计数器（组成：程序计数器（PC）、指令寄存器（）、指令寄存器（IR）、指令）、指令译码器（译码器（ID）、数据指针（）、数据指针（DPTR）、堆栈指针（）、堆栈指针（SP）以及）以及定时与控制电路等。定时与控制电路等。功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，使各部分电路在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的功能。协调工作，完成指令所规定的功能。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
